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proposées expérimentalement (mesures de performance), et d'autre part, de comparer nos

solutions avec d'autres approches de la littérature.

Le couplage des techniques de coordination réactive et d'optimisation constitue une

démarche originale dans le cadre de la régulation du trac de véhicules autonomes. Elle

permet de ne pas se limiter à des mécanismes purement réactifs mais à intégrer des

processus d'optimisation tout en gardant l'hypothèse de localité.

Synthèse de notre approche

Dans cette thèse, nous cherchons à développer des traitements locaux avec des

commu-nications limitées pour améliorer le trac des véhicules autonomes. Ces traitements sont

obtenus en intégrant une optimisation locale (spatialement) aux systèmes multi-agents

réactifs. Cette démarche nous conduit à distinguer deux types d'optimisation en fonction

de la nature du problème traité : (i) l'optimisation de la prise de décision des véhicules,

et (ii) l'optimisation des paramètres du trac des véhicules autonomes. An d'observer et

de comprendre le fonctionnement des algorithmes proposés dans un tel système complexe,

nous développons des scénarios de trac et évaluons empiriquement les performances des

algorithmes selon diérents critères d'optimisation. Enn, notre démarche est d'étudier

des problèmes de complexité croissante tout au long la thèse. Ils correspondent à trois

niveaux diérents d'interaction : la coordination locale entre véhicules voisins, le

croise-ment de véhicules au niveau d'une intersection, et la régulation d'intersections dans un

réseau.

1.4 Plan de la thèse

Le présent mémoire s'articule en deux grandes parties. La première partie s'intéresse au

problème du partage d'une voie par deux ux opposés de véhicules autonomes. Puis, dans

la deuxième partie, nous étendons notre étude à des cas plus génériques et complexes de

gestion d'intersections dans un réseau de transport.

Partage d'une voie par deux ux de véhicules

Dans la première partie de cette thèse, nous commençons par étudier un sous-problème

du trac. Nous considérons une route à double sens où, soudainement, une des voies

est bloquée, par exemple par un véhicule tombé en panne, obligeant alors les véhicules

des deux sens à partager la seule voie libre. Cette situation est posée comme le problème

générique du partage d'un espace commun entre deux les d'agents mobiles de tailles nies

ou innies. Notons que ce problème de partage d'une route entre deux les de véhicules

est équivalent à celui de la gestion d'un carrefour, mais sans feux tricolores. Ces problèmes

de gestion des intersections sont traditionnellement étudiés en recherche opérationnelle et

en théorie des les d'attente.

Chapitre 1. Introduction

Dans le chapitre2, nous présentons une étude bibliographique sur les travaux proposant

des comportements permettant d'assurer le trac dans ce type de situation. Cette étude

montre qu'il n'y a pas beaucoup de travaux (surtout dans le cadre de l'intelligence

arti-cielle) proposant des comportements de véhicules permettant d'assurer le trac, sur une

même route, de les de véhicules opposées.

Dans le chapitre3, nous proposons deux approches reposant sur des règles de

coordina-tion simples, et qui requièrent une communicacoordina-tion limitée entre les véhicules en tête des

deux les. L'avantage de ces approches est la décentralisation complète du modèle car il

n'existe pas de mécanisme centralisé qui gère l'ensemble des véhicules. Nous cherchons,

ici, à assurer le trac simultané des deux les par le partage d'une voie, tout en minimisant

le retard des véhicules par rapport à leur plan initial.

Pour décrire le comportement des agents de ces stratégies réactives, nous proposons un

modèle de l'environnement et un modèle d'agents. Nous avons implémenté ces stratégies

dans un simulateur permettant leur analyse et leur comparaison. Diérents scénarios de

trac sont analysés et l'étude expérimentale montre la capacité de l'une des stratégies à

réduire les retards.

Optimisation de la circulation dans un réseau de transport

Dans les systèmes de transport réels, les congestions sont générées aux intersections des

routes, c'est à dire dans les parties de l'espace qui doivent être partagées par les véhicules.

La plupart des approches proposées forcent l'arrêt des véhicules à ces intersections.

Dans la deuxième partie de cette thèse, nous explorons une nouvelle façon d'aborder

ce problème. Nous adoptons une démarche inverse à l'existant en visant le passage des

véhicules aux intersections sans les arrêter.

Dans le chapitre 4, nous présentons une étude bibliographique sur les systèmes de

gestion d'intersections dans les réseaux de transport. Nous mettons en avant les grandes

dimensions selon lesquelles ces systèmes se distinguent en insistant sur les diérentes types

d'algorithmes utilisés.

Dans le chapitre5, nous proposons une modélisation du problème et un outil de

simula-tion que nous utilisons dans le cadre de cette deuxième partie pour analyser les approches

développées.

Dans le chapitre 6, nous proposons une approche originale pour la gestion d'une

inter-section, en permettant aux ux de véhicules de passer sans s'arrêter. L'idée développée

consiste à faire passer alternativement, et sans interruption, les véhicules de chaque route

avec une inter-distance susante de manière à éviter les collisions.

Plus précisément, nous dénissons une approche introduisant un agent contrôleur à

chaque intersection qui synchronise le passage des ux de véhicules entrants à une période

pré-calculée. Cette durée dépend de la géométrie de l'intersection (dont l'angle formé par

les deux routes). Le rôle de cet agent contrôleur est de modier la vitesse des véhicules, à

l'entrée de chaque intersection, pour leur permettre de se croiser.

1.4. Plan de la thèse

Dans le chapitre7, nous étudions la façon d'optimiser le trac globalement, c'est-à-dire

au niveau d'un réseau d'intersections. Une approche commune consiste à utiliser les feux

de signalisation classiques synchronisés, à savoir, des feux de circulation qui partagent tous

la même longueur de cycle (temps nécessaire pour un cycle de feux de circulation), et dont

les déphasages (phases de ces signaux périodiques) sont choisis de manière à favoriser les

ondes vertes. Ils permettent à la plupart des véhicules d'éviter l'arrêt s'ils respectent une

certaine vitesse. Le problème de ce type d'approche est qu'elle n'est pas adaptative, ni

conçue pour des véhicules autonomes.

Nous développons ici une nouvelle approche pour les véhicules autonomes et nous

l'é-valuons empiriquement en tenant compte de divers paramètres entrant en jeu, tels que

le débit de véhicules ou le rayon d'action des agents contrôleurs. Les résultats montrent

que notre approche, dans laquelle les véhicules n'ont pas besoin de s'arrêter aux

intersec-tions, améliore considérablement la circulation en utilisant simplement des intersections

indépendantes.

Enn, nous dressons dans le dernier chapitre un bilan des travaux présentés et leurs

perspectives.

Première partie

Partage d'une voie par deux les de

véhicules autonomes

Introduction

Dans cette première partie de la thèse, nous nous attaquons au problème général du

partage d'un même espace par un ensemble de véhicules autonomes, tels que ceux

envis-agés dans des environnements de transport automatiques (plate-forme portuaire

3

, etc.).

Dans de tels systèmes les véhicules reçoivent des plans de route à suivre pour transporter

des marchandises. Ces systèmes sont ainsi très sensibles aux retards/conits locaux car

ils peuvent impacter tous les véhicules ayant une route passant par ce conit localisé.

Ainsi, nous avons considéré comme cas d'étude une route à double sens où, soudainement,

une des voies est bloquée, par exemple par un véhicule tombé en panne, obligeant alors

les véhicules des deux sens à partager la seule voie libre. Cette situation généralise le

problème du partage d'un espace commun entre deux les d'agents mobiles de tailles

nies ou innies.

Dans le premier chapitre de cette thèse, nous présentons une étude bibliographique

généraliste sur le problème du partage d'un espace commun entre deux les de véhicules

autonomes. Nous notons que ce problème n'a pas été beaucoup étudié dans la littérature.

Dans le deuxième chapitre, nous proposons deux approches reposant sur des règles de

coordination simples, lesquelles requièrent une communication limitée entre les véhicules

de tête des deux les. Nous visons, ici, à assurer le trac simultané des deux les par le

partage d'une voie, tout en minimisant le retard des véhicules par rapport à leur plan

initial.

Chapitre 2

État de l'art sur le problème du

partage d'une voie

Sommaire

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